BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ
HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN MƠN NGUN LÝ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ SỬ DỤNG KHÔNG TRỤC
CAM ( CAMLESS ENGINE )
Giảng viên: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

TP HCM, ngày 20 tháng 4 năm 2021

1


MỤC LỤC
I.GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT
II. NỘI DUN

1.Cấu tạo hệ thống phân phối khí khơng trục cam (SVA by Valeo):..........7
2.Các loại cơ cấu dẫn động van thẳng được dung cho động cơ không trục
cam:.............................................................................................................. 10
3.Nguyên lý hoạt động:................................................................................ 15
4.Ưu điểm và nhược điểm của động cơ không trục cam:..........................16
5.Lịch sử cải tiến:......................................................................................... 19
6.Lợi thế của động không trục cam:...........................................................21
7.Ứng dụng động cơ không trục cam trên các hãng ô tô:.........................23
8.Ý kiến cá nhân:......................................................................................... 23

2

GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT
Kể từ khi động cơ đốt trong ra đời, các kỹ sư đã phát triển khái niệm để làm cho hệ thống
hiệu quả hơn. Kiểm soát kỹ thuật số là yếu tố chính làm cho động cơ hoạt động (nhiên
liệu, khơng khí và đánh lửa) đã mang lại một trong những bước nhảy vọt lớn nhất của sự
cải tiến. Đánh lửa và nhiên liệu được sử dụng để phân phối cơ học thông qua các bộ phân
chia và bộ chế hịa khí nhưng hiện được điều khiển điện tử bằng cách sử dụng Bộ điều
khiển động cơ (ECU). Kiểm sốt việc cung cấp khơng khí điện tử là yếu tố quan trọng
cuối cùng và mở ra lối đi mới đối với các nhà thiết kế động cơ
Trong tất cả các loại động cơ đốt trong, trục khuỷu được liên kết với trục cam qua dây đai
răng, xích hoặc bánh răng. Khi trục khuỷu quay, trục cam quay theo và lần lượt đóng mở
xupap nạp và xả.
Trong nền công nghiệp ô tô, trục cam là một bộ phận khơng thể thiếu trong mỗi động cơ
đốt trong, do đó, để tối ưu hoạt động của các van nạp và van xả, các hãng xe lần lượt cho
ra mắt công nghệ trục cam biến thiên (variable camshaft) giúp tăng giảm thời gian đóng
mở van tùy theo tình trạng làm việc của động cơ (van mở lớn khi xe tăng tốc hoặc leo
dốc và mở vừa phải khi trên đường bằng hoặc đổ dốc). Honda đi tiên phong với công
nghệ VTEC, Toyota có VVT-i, BMW có VANOS, NISSAN có VVEL, Mitsubishi có
MIVEC…
Tuy nhiên, ở cơng nghệ động cơ khơng sử dụng trục cam này, mỗi van nạp và van xả sẽ
được tích hợp một bộ phận bơm thủy lực được điều khiển bằng điện tử. Hệ thống này
cung cấp khả năng độc đáo để có thể kiểm sốt độc lập các van nạp và xả. Đối với bất kì
tải động cơ nào, thời gian nạp và xả có thể được lập trình độc lập. Hệ thống quyết định
dựa trên điều kiện lái xe, sử dụng để tối đa hóa hiệu suất hoặc giảm thiểu tiêu thụ nhiên
liệu và khí thải. Điều này cho phép một mức độ kiểm soát lớn hơn đối với động cơ mà
lần lượt cung cấp các lợi ích hiệu suất đáng kể.
Trục cam, điều khiển mở và đóng van đầu vào và van xả, được liên kết cơ học với trục
khuỷu, nghĩa là thời gian và thời gian của sự kiện van được cố định và quyết định bởi vị
3



trí động cơ. Động cơ Camless, được phát triển bởi một vài công ty, loại bỏ liên kết cơ học
giữa sự kiện van và vị trí động cơ. Thay vào đó, các van được điều khiển bằng điện tử, vì
vậy các kỹ sư có tồn quyền kiểm sốt vị trí của van và kết quả là khơng khí được cung
cấp cho buồng đốt.
Có lẽ ví dụ nổi tiếng nhất về một động cơ khơng có cam là Koenigsegg FreeValve. Cơng
ty đã trang bị thêm công nghệ cho một động cơ sản xuất hiện có và kết quả cho thấy mơmen xoắn tăng 47%, công suất tăng 45%, tiêu thụ nhiên liệu giảm 15% và giảm 35%
lượng khí thải. Lợi ích chính khác? Loại bỏ các trục cam và tất cả các thiết bị thời gian
liên quan có nghĩa là động cơ trở nên nhỏ gọn và nhẹ hơn nhiều. Van positon có thể được
tối ưu hóa cho việc hủy kích hoạt xi lanh để giảm tổn thất bơm. Sau khi xử lý, chẳng hạn
như bộ chuyển đổi xúc tác, có thể được giảm hoặc thậm chí loại bỏ. Các van đầu vào có
thể được sử dụng để tiết lưu động cơ, cải thiện đáng kể mức tiêu thụ nhiên liệu và giảm
chi phí. Vậy tại sao chúng ta lại làm điều này trước đây? Điều khiển van điện tử là một
thách thức lớn và sự truyền động đã là một trong những rào cản lớn nhất. Ví dụ, hãy lấy
một động cơ xe đường bình thường có tốc độ lên tới 6.000 vịng / phút và chịu đựng tơi.
Điều này có nghĩa là tại tuyến đường đỏ, một van nạp trong xi lanh sẽ mở và đóng 50 lần
mỗi giây, đó là sự kiện một van mỗi 20 mili giây.
Van hoạt động ở tốc độ này với độ chính xác cần thiết trong động cơ đòi hỏi một hệ
thống truyền động rất phức tạp. Vậy khi nào chúng ta sẽ lái những chiếc xe có động cơ
camless? Vâng, FreeValve đã có một nguyên mẫu hoạt động, được hỗ trợ từ Qoros Auto
(một nhà sản xuất xe Trung Quốc) và công nghệ này có thể được sử dụng với các kiến
trúc động cơ hiện có. Tuy nhiên, các nhà sản xuất xe hơi thường thận trọng khi áp dụng
các công nghệ chưa được chứng minh, đặc biệt là trong bộ phận động cơ.

4


NỘI

DUNG


1. Cấu tạo

hệ thống phân

phối khí

khơng trục cam

(SVA by

Valeo):

1: Nam châm điện.

2:Chén chặn.

3: Phần ứng.

4: Lò xo.

5: Xupap.

6: Lò xo giãn.
5


7: Lò xo nén.
Cấu tạo của hệ thống xupap điều khiển không trục cam gồm nam châm điện
(electromagnet) được đặt phía trên đỉnh xupap, miếng sắt từ đóng vai trị phần ứng được
kết nối với đi xupap, các lị xo hoàn lực, chén chặn và xupap.


6


Khi nam châm điện phía trên được kích hoạt sẽ tạo ra một lực từ trường hút miếng
sắt phần ứng lên trên cùng làm cho xupap ở vị trí đóng.


Khi từ tính do nam châm điện phía trên bị ngắt, miếng sắt phần ứng kết nối với đuôi
xupap sẽ bị kéo xuống bởi lò xò. Bộ chấp hành nam châm điện ở phía dưới sẽ duy
trì xupap ở vị trí mở.
Tối ưu hóa hỗn hợp nhiên liệu khơng khí và chuyển động.
Mỗi van động cơ hoạt động độc lập với nhau và độc lập với vị trí piston.
Valeo đã trình bày sản phẩm Van thơng minh khơng van (SVA) tại Triển lãm ô tô
Frankfurt năm 2005. Trong một động cơ khơng có cam, mỗi van động cơ được vận
hành riêng lẻ bởi một bộ truyền động được đặt ở bề mặt trên của đầu xi lanh, ngay
phía trên các van dẫn hướng. Mỗi bộ truyền động được liên kết với Bộ điều khiển
van gắn trên động cơ (VCU) để đảm bảo định vị tối ưu của tất cả các van và thực
hiện chức năng truyền động điện.
Do đó, hệ thống SVA thay thế đai cam cơ học thông thường, trục cam và cam theo
thủy lực.
Bằng cách kiểm sốt khí dư, giảm thiểu tổn thất bơm và vơ hiệu hóa xi lanh và van,
công nghệ này giúp giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và khí thải ơ nhiễm tới 20%.
Người tiêu dùng cũng sẽ được hưởng lợi từ hiệu suất nâng cao và sự thoải mái khi
lái xe, do sự gia tăng mô-men xoắn động cơ cấp thấp.
Valeo đang làm việc trên hai hệ thống không cam khác nhau, mỗi hệ thống bao gồm
bộ truyền động, Bộ điều khiển van (VCU), đường ray dây và Bộ điều khiển điện tử
(ECU) với các chiến lược cụ thể dành cho các khái niệm mới này.



Van động cơ:
Piston van được gắn vào đầu van và cả van và Piston có thể trượt bên trong một
cánh tay. Các khe hở tay áo ở trên và dưới van Piston cho phép chất lỏng thủy lực đi
vào và đi ra ngoài. Một con dấu ở phần dưới của cánh tay ngăn khơng cho chất lỏng
thốt vào cổng tiêu thụ hoặc xả.

Van điện từ:
Các solen có cực từ hình nón. Điều này làm giảm khơng khí lan truyền tại một lần
chụp nhất định. Các van thường đóng được cân bằng thủy lực trong q trình
chuyển động của nó. Chỉ có một chút mất cân bằng tồn tại ở nơi chưa được mở
hồn tồn và đến những nơi kín hồn tồn. Một lị xo mạnh là cần thiết để có được
clip tắt nhanh và thốt thấp giữa các lần kích hoạt. Sự mất năng lượng thủy lực là
lớn nhất trong quá trình tắt điện từ cao hoặc thấp trên mỗi đơn vị diện tích vì nó
xảy ra trong tốc độ Piston cao nhất. Do đó, đóng cửa điện từ càng nhanh, phục hồi
năng lượng càng tốt.


2. Các loại cơ cấu dẫn động van thẳng được dung cho động cơ không trục
cam:
Khái niệm:
Động cơ vội vã và không hoạt động lớn ở tốc độ quay cao vì lị xo cơ học khơng
phù hợp để loại bỏ các van nhanh chóng để cung cấp giải phóng mặt bằng cho
Piston. Kỹ thuật van khí nén của Renault lấy lị xo thép điểm địa hình với trọng
lượng nhẹ trong ống thổi khí nén. Những thứ này có thể loại bỏ các van nhanh hơn
và làm giảm khả năng can thiệp của van Pít-tơng mỗi khi có thể điều chỉnh lực trên
một đơn vị diện tích. Ngồi ra, tổng độ căng của vị trí cần thiết để duy trì van bung
xoắn ốc dưới các hậu quả kiểm soát trong vận đơn nâng cực lớn với sự nhấn mạnh
thêm vào tất cả các tàu van. Các hệ thống khí nén đang chia sẻ một kho chứa lực
chung trên một đơn vị diện tích duy trì mức độ khơng hoạt động mạnh hơn, chỉ huy
van một cách hiệu quả mà không cần bất kỳ lực nâng cực đại nào của phụ tải.



Hoạt động cơ điện:
Nam châm điện được sử dụng để tạo khe hở và tắt van và giữ nó ở một nơi mà nó
di chuyển.
Các bộ truyền động cơ điện giống như các bộ truyền động cơ học ngoại trừ việc
ông chủ điều khiển được thay thế bằng một động cơ điện. Cử chỉ quay của động cơ
được chuyển sang thay thế tuyến tính của bộ truyền động. Có q nhiều thiết kế
của bộ truyền động phụ gia hiện đại và mọi công ty sản xuất chúng để giữ phương
pháp độc quyền của họ. Các tín đồ là một mơ tả tổng quát của một bộ truyền động
phụ gia cơ điện thực sự cơ bản.
Phương pháp điều khiển van này thường được tìm thấy trong các thiết kế động cơ
khơng có cam. Một người ủng hộ kỹ thuật này là Valeo chỉ ra rằng thiết kế của nó
sẽ được sử dụng trong sản xuất hàng loạt trong năm 2009.


Về cơ bản, một động cơ điện được tự động kết nối với một người bảo vệ nhà tù chì
để chuyển động quay của động cơ điện sẽ làm trục vít dẫn. Một nhân viên bảo vệ
nhà tù dẫn đầu có một sợi cuộn khơng bị gián đoạn được gia cơng trên chu vi của
nó. Bảo vệ nhà tù chì ren là một hạt chì với togss cuộn phù hợp. Đai ốc được ngăn
khơng cho quay bằng vít chì Do đó, khi người bảo vệ nhà tù chì bị xoay, đai ốc sẽ
được lái dọc theo vòng tròn. Cách cử chỉ của đai ốc sẽ phụ thuộc vào cách chuyển
động quay của người bảo vệ nhà tù chính. Bằng cách liên kết các liên kết với đai
ốc, cử chỉ có thể được chuyển sang thay thế phụ gia có thể sử dụng.
Hoạt động thủy lực:
Thiết bị truyền động thủy lực hoặc xi lanh thủy lực thường liên quan đến xi lanh
giữ Piston trong đó. Hai bên của Piston được điều áp hoặc khử áp suất để thực hiện
thay thế phụ gia chính xác có kiểm sốt của Piston và uốn cong tất cả các kết nối
với Piston. Van mở và đóng bị ảnh hưởng bởi các cơ chế van chỉ huy dòng chảy
của chất lỏng thủy lực và từ xi lanh thủy lực. Việc thay thế phụ gia vật lý chỉ đơn

thuần dọc theo trục của Piston và xi lanh. Thiết kế này dựa trên các quy tắc của cơ
học chất lỏng. Minh họa tương tự của một thiết bị truyền động thủy lực vận hành
thủ công là một động cơ squat tự động thủy lực. Thông thường, thuật ngữ thiết bị


truyền động thủy lực trực tiếp, đại diện cho một thiết bị được điều khiển bởi bơm
thủy lực.
Các phương pháp đã được khám phá để sử dụng các cơ chế thủy lực để di chuyển
các van động cơ. Một số mục đích để thành cơng ở vận tốc động cơ thấp nhưng ít
người tun bố thực hiện kết thúc đó một cách có ý nghĩa với nhu cầu RPM cao
hơn.
Hệ thống thủy lực có vấn đề từ 2 cơng việc:
1) Chất lỏng được di chuyển càng nhanh, nó càng có xu hướng di chuyển như chất
rắn. Một hệ thống thủy lực di chuyển nhanh để ngắt các van ô tô với vận tốc cần
thiết trong xe có thể cần lực lớn trên mỗi đơn vị diện tích với tất cả các công việc
đương nhiệm, bao gồm cả nhu cầu năng lượng dư thừa của bơm thủy lực. Ngay cả
khi đạt được vận tốc động cơ cao hơn, chuyển động của van có thể được viết tắt và
khơng hồn tồn theo mong muốn
2) Nhiệt độ có thể thay đổi theo mùa trong phạm vi rộng. Mơi trường thủy lực có
thể thay đổi độ nhớt khi nhiệt độ thay đổi, điều này có thể làm cho sự khác biệt
trong cách trình bày cơng khai của hệ thống có thể khó điều khiển.
Sử dụng lò xo van để giúp hệ thống thủy lực có thể bên cạnh việc vận hành động
cơ đạt được vận tốc cao hơn.
Để thực hiện chỗ ngồi van mềm, hệ thống thủy lực phải được kiểm soát cẩn thận.
Điều khiển này có thể giữ việc sử dụng các máy tính trang bị và máy dị thực sự
chính xác.



3. Nguyên lý hoạt động:


Để loại bỏ cam, trục cam và các cơ cấu được kết nối khác, động cơ camless đang
làm việc với 3 bộ phận cảm biến chính - cảm biến, bộ điều khiển điện tử và bộ
truyền động và 5 cảm biến được sử dụng liên quan đến hoạt động của van. Các
cảm biến nhận biết và gửi thông tin là cảm biến tốc độ trục khuỷu, cảm biến xung
kim phun, cảm biến vị trí van cảm biến khí xả và cảm biến hiện tại. Cảm biến sẽ
gửi tín hiệu đến bộ phận điều khiển và theo tín hiệu ECU sẽ gửi dịng điện để vận
hành nâng van. Bộ điều khiển điện tử bao gồm một bộ vi xử lý, được cung cấp với
một thuật toán phần mềm. Bộ vi xử lý trong ECU có khả năng thực hiện q trình
nâng thời gian và tính tốn thời gian nâng van theo RPM của động cơ.


1 – Tín hiệu từ cảm biến

4 – Xupap nạp

2 – ECU

5 – Nam châm điện trên xupap xả

3 – Nam châm điện trên xupap nạp

6 – Xupap xả

Hệ thống sử dụng các nam châm điện 3 và 5 để đóng mở xupap 4 và 6. Tín hiệu
nhập vào từ các cảm biến 1 thông qua mạch giao tiếp nhập/xuất như vị trí pittong,
tốc độ động cơ, tố độ xe, nhiệt độ nước làm mát, áp suất khí nạp…ECU liên tục
nhận tín hiệu từ các cảm biến sau đó tính toán thời gian và độ nâng xupap tối ưu để
điều khiển bộ chấp hành nam châm điện. Sự chính xác của tín hiệu đầu vào là rất
quan trọng để động cơ hoạt động hiệu quả.

4. Ưu điểm và nhược điểm của động cơ không trục cam:
Ưu điểm:
 Khắc phục tổn thất bướm ga: độ mở của van nạp được điều tiết khơng khí
trong buồng đốt giúp loại bỏ tổn thất bướm ga do vùng áp suất thấp gây ra.


Hình 2. Mơ phỏng dịng khí khi đi qua bướm ga
 Giúp tính năng ngắt xi lanh chủ động đơn giản hơn. Bằng việc đóng hồn
tồn van nạp, van xả của xi lanh đó.
 Phù hợp với nhiều loại nhiên liệu (đặc biệt là nhiên liệu sinh học):
 Giúp van nạp vẫn mở trong đầu chu kì nén. Bằng việc giảm lượng khơng
khí trước khi đi vào buồng đốt để phù hợp với những nhiên liệu có chỉ số
Octan thấp. Giúp động cơ tốn ít năng lượng hơn cho quá trình nén và tăng
thêm cơng suất trong q trình cháy. Khi sử dụng nhiên liệu có chỉ số Octan
cao, van nạp sẽ được đóng lại cuối chu kỳ nạp giúp tạo ra nhiều công suất
và momen xoắn hơn. Công nghệ giúp tương thích với mọi loại nhiên liệu
sinh học. Nhiên liệu sinh học có chỉ số Octan cao, tạo ra cơng suất lớn. Tuy
nhiên khó bay hơi hơn xăng nên q trình khởi động diễn ra khó khăn. Do
đó nhiệt độ khơng khí cần được tăng lên để nhiên liệu dễ dàng bay hơi, đốt
cháy. Khắc phục bằng cách quay động cơ vài vòng trước khi đánh lửa,
piston sẽ bơm khơng khí ra vào trong khi chỉ có một van nạp được đóng
mở. Kết quả nhiệt độ khơng khí tăng thêm 30°C sau 10 chu kì trong thời
gian khoảng 2 giây.


Hình 3. Nhiệt độ khí nạp của động cơ sử dụng hệ thống phân phối khí khơng trục
cam và động cơ thông thường
 Loại bỏ được nhiều chi tiết dẫn động cơ khí so với hệ thống phân phối khí
thơng thường trên động cơ


Nhược điểm:
 Đóng mở van cần nhiều thời gian.
 Điện từ hiện tại không thể chạy ở vòng / phút.
 Giá thành cao.
 Xupap điều khiển phải đóng mở thật chính xác, nếu máy tính điện tử gặp sự
cố hoặc hệ thống điện có trục trặc, rất có thể động cơ sẽ cho ra lượng khí
thải độc hại lớn hoặc tệ hơn nữa, nếu xupap đóng mở không đúng thời điểm
sẽ phá vỡ đỉnh piston, hỏng động cơ.


 Khá phức tạp.
5. Lịch sử cải tiến:
Các nhà nghiên cứu trong suốt thập kỷ trước đã đã đề xuất, tạo mẫu và thử nghiệm
các phiên bản mới của truyền động van cho bên trong động cơ đốt. Thiết kế của họ
đã thực hiện trên nhiều hình thức, từ điện khí hóa (1) đến thủy điện (2), (3). Những
thiết kế này dựa trên solenoids điện mở và đóng van khí nén hoặc thủy lực. Các
chất lỏng được kiểm soát sau đó kích hoạt các van động cơ.
Phần lớn các tài liệu có sẵn liên quan đến việc kiểm sốt các solenoids hoặc mơ
hình máy tính của các hệ thống điều khiển đó (2), (3), (4), (5) và (6). Nghiên cứu
việc kiểm sốt các solenoids là rất quan trọng vì độ chính xác và phản ứng của
chúng là một hạn chế yếu tố để phát triển một thiết bị truyền động van camless
đáng tin cậy.
Một dự án toàn diện sử dụng điều khiển điện từ của bộ truyền động khí nén là hoàn
thành năm 1991 (1). Nghiên cứu này bao gồm sự phát triển của các bộ truyền
động, 16 bitbộ vi xử lý để kiểm soát và thử nghiệm so sánh giữa một chiếc Ford
1.9 lít tiêu chuẩn, đánh lửa, nhiên liệu cổng phun động cơ bốn xi lanh và cùng một
động cơ được sửa đổi chocamless dẫn động. Thử nghiệm so sánh động cơ chưa sửa
đổi với động cơ tương tự,được thay đổi để bao gồm tám bộ truyền động khí nén
thay cho trục cam tiêu chuẩn. Như Gouldet al bang, công việc của họ không thể
được coi là khả thi để thực hiện do caoyêu cầu năng lượng của bộ truyền động.

Hơn nữa, mối quan tâm liên quan đến việc thiếu nghiên cứucho các động lực dịng
khí trong thiết kế thời gian van biến đổi đã được đưa ra bởi các tác giả.Các động
lực dịng chảy thay đổi có thể đã góp phần vào kết quả thuận lợi khơng nhất quán.
Vì nghiên cứu mới được đề xuất bởi Đại học South Carolina sử dụng lĩnh vực
mới nổi của các thiết bị áp điện để thay thế solenoids trong các thiết kế trước đó,
một nghiên cứu tài liệu về áp điện - thiết bị truyền động thủy lực đã được hồn
thành. Thơng qua này tìm kiếm, người ta thấy rằng sự kết hợp của độ chính xác,


lực và chuyển vị là những thách thức lớn nhất phải đối mặt với các thiết bị truyền
động như vậy.
Nghiên cứu gần đây được hoàn thành bởi Mauck et al (7) chỉ ra rằng nhu cầu về
cánh thông minh công nghệ tập trung vào khả năng sản xuất bơm thủy lực lai
chuyển vị lớn (0,1 đến 10 mm) với lực cao (10 đến 2000 N). Đây là nội tuyến với
đề xuất này; tuy nhiên, tần số truyền động của (1) được giới hạn ở mức thấp hoặc
trung gian tần số (0,1 đến 200 Hz). Điều này khơng tương thích với các yêu cầu tần
số cao của một động cơ không có cam.
Cơng việc trước đây của Yokota và Akutu (8) dẫn đến một loại van poppet tắt hoạt
động ở tốc độ cao hơn. Tuy nhiên, sự truyền động bị giới hạn ở 2 kHz và nhị phân
đơn giản chức năng - mở hoặc đóng. Điều này cũng khơng tương thích với các yêu
cầu của biến thời gian và nâng cần thiết cho động cơ camless.
Một, gần đây hơn, tiến bộ trong điều khiển áp điện cao tần thiết bị truyền động
thủy lực đã được hoàn thành bởi Roberts et al (9). Hệ thống của họ cung cấp sự
truyền động ở tần số lên đến 24 kHz, nhưng hành trình van bị giới hạn ở tốc độ 40


6. Lợi thế của động không trục cam:
- Công nghệ Free Valve, Free Valve là công nghệ độc quyền của Koenigsegg
với động cơ khơng dùng trục cam để đóng mở van khác với các loại van
biến thiên vận hành bằng điện từ hoặc điện thủy lực FreeValve sử dụng cơ

cấu điện khí thủy lực bao gồm: một thanh ray phía trên chứa dầu và khơng
khí, khí nén sẽ đẩy van xuống, dầu dùng để giữ và ổn định chuyển động, lị
xo dùng để đẩy van ngược trở lại, vị trí của van sẽ được theo dõi liên tục
bằng các cảm biến hiện đại, với hàng loạt những biến số phức tạp trong quy
trình vận hành Koenigsegg đã sử dụng trí tuệ nhân tạo để điều khiển hệ
thống Free Value.
- FreeValue cho phép đóng mở tầng van độc lập mà khơng phụ thuộc vào yếu
tố nào, nó là cơng nghệ duy nhất cho phép kiểm soát thời điểm chiều dài và
thời gian đóng mở van. Ví dụ độ mở của van sẽ được mở trong một khoảng
thời gian dài, điều mà cơ cấu con đội của trục cam truyền thống không thể
làm được, sự linh hoạt FreeValve mang đến rất nhiều ưu điểm vượt trội
- Trên các loại xe thông thường bướm ga dùng để điều tiết lưu lượng khơng
khí cung cấp cho động cơ, tuy nhiên khi bướm ga đóng lại hoặc mở ít nó sẽ
tạo ra một vùng chân không trước buồng đốt và gây ảnh hưởng đến chuyển
động của piston với cơng nghệ FreeValve chính độ mở của van được dùng
để điều tiết khơng khí cho buồng đốt hoặc bỏ bướm ga và tổn thất năng
lượng FreeValve giúp tính năng ngắt xilanh chủ động vận hành đơn giản hơn
bằng việc đóng hồn tồn các van nạp và van xả của xilanh đó.
- FreeValve giúp động cơ hoạt động theo chu trình miller, tức van nạp vẫn
được mở trong thời gian đầu của chu kỳ nén. Bằng việc giảm lượng khơng
khí đi vào buồng đốt trước khi được nén nó giúp giảm tỷ số nén hữu hiệu để
phù hợp với những nhiên liệu có chỉ số octane thấp. Điều này có nghĩa rằng
động cơ sẽ tốn ít năng lượng hơn cho quy trình nén và tăng thêm cơng suất
sinh ra từ quy trình cháy nổ. Nhờ vậy động cơ sẽ hoạt động với hiệu suất tốt


hơn và tiết kiệm nhiên liệu hơn khi sử dụng nhiên liệu có chỉ số octane cao
van nạp sẽ được đóng lại ngay cuối chu kỳ nạp đồng nghĩa với tăng tỉ số nén
hữu hiệu giúp tạo ra nhiều công suất và moment xoắn hơn.
- Cơng nghệ FreeValve cịn giúp động cơ tương thích với mọi nhiên liệu sinh

học metanol, etanol, butanol đều có chỉ số octane rất cao nên tạo ra cơng
suất rất lớn. Tuy nhiên chúng lại khó bay hơi hơn so với xăng khiến quá
trình khởi động khó khăn do đó nhiệt độ khơng khí phải được tăng thêm để
nhiên liệu được hoà trộn và đốt cháy . Công nghệ FreeValve giúp khắc phục
điểm yếu này bằng nhiều cách khác nhau:
 Chế độ Free-Start heating sẽ quy động cơ vài vòng trước khi đánh lửa,
pistan sẽ bơm khơng khí ra vào trong khi chỉ có một van nạp được hé
mở để tăng sự nhiễu loạn của không khí . Kết quả là nhiệt độ khơng
khí tăng thêm 30°C sau 10 chu kỳ và quá trình chỉ mất 2 giây.
 Van nạp được mở trễ, giúp tạo nên một khoảng chân không trong
buồng đốt ở đầu kỳ nạp chỉ có duy nhất một van nạp được mở giúp
tăng tốc độ khí nạp. Từ đó cải thiện khả năng bay hơi và hoà trộn của
nhiên liệu.
 Ngắt một hoặc 2 xilanh để dẫn khơng khí và nhiên liệu vào xilanh cịn
lại.
 Sử dụng bộ tuần hồn khí thải nội bộ FreeValve cho phép khí thải từ
chu kỳ trước được chuyển tới bộ góp khí nạp bằng cách đóng van xả
và mở van nạp trong kỳ xả. Lúc này khí nóng sẽ giúp nhiên liệu bay
hơi nhanh hơn.
 Tăng tỉ số nén hữu hiệu. Động cơ ba xilanh còn đi kèm công nghệ
tăng áp hai giai đoạn. Mỗi bộ tăng áp sẽ nối trực tiếp với một van xả
của mỗi xilanh . Khi vận hành ở tua máy thấp chỉ có một van xả được
mở để dồn tồn bộ khí thải vào một bộ tăng áp . Khi tua máy tăng cao
lúc này van xả thứ hai mới được mở để quay bộ tăng áp còn lại. Kết


quả là động cơ tạo ra 400Nm ngay tại tua máy 1700 vòng/phút và đạt
600Nm từ 2000 đến 7000 vòng/phút.
- Kích thước nhỏ gọn: Cơng nghệ FreeValve loại bỏ hàng loạt những bộ phận
như bướm ga, trục cam, dây đai, bộ điều áp gateway bộ tiền chuyển đổi xúc

tác, hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp,... Ví dụ động cơ của chiếc gemera
chỉ nặng đúng 70kg và nằm gọn ở phái đuôi xe.
7. Ứng dụng động cơ không trục cam trên các hãng ô tô:
 Hãng xe Qoros của Trung Quốc mới đây đã hợp tác với hãng siêu xe nổi
tiếng Koenigsegg để cho ra đời mẫu động cơ QamFree đầu tiên trên thế giới
không dùng trục cam. Đây hứa hẹn sẽ là một bước tiến mới của sự phát triển
động cơ đốt trong.
 Khối động cơ QamFree hút khí tự nhiên dung tích 1.6L có thể sản sinh cơng
suất lên đến 230 mã lực và mô men xoắn 320Nm. Thông số này tương
đương với một mẫu xe sử dụng trục cam, dung tích 2.0L tăng áp.
 Hiện tại hãng xe đến từ Trung Quốc, Qoros vẫn chưa công bố về thời điểm
bán ra, tuy nhiên hãng cũng cam kết chắc chắn sẽ thương mại hóa mẫu động
cơ này trong thời gian tới.
 Động cơ Freevalve mới của hãng xe thể thao Thuỵ Điển Koenigsegg hồn
tồn khơng dùng trục cam có kích thước gọn nhẹ, hiệu suất cao và cung cấp
khả năng vận hành linh hoạt.

8. Ý kiến cá nhân:
Theo em, việc sử dụng động cơ không trục cam sẽ tạo điều kiện cho một kỷ
nguyên mới của ngành công nghiệp ô tô. Mặc dù tất cả các nghiên cứu chỉ ra rằng


động cơ không cam là một sản phẩm khả thi và có thể được chế tạo để phục vụ các
mục tiêu của dự án. Những nhược điểm thông thường của việc sử dụng động cơ
khơng có cam ít được biết đến và do đó sẽ là một trường hợp cần nghiên cứu.
Nghiên cứu sâu hơn về chủ đề này chắc chắn sẽ mang lại kết quả tốt. Ta có thể thấy
rằng động cơ không trục cam phù hợp với mọi loại nhiên liệu bằng sinh học, khi
nguồn nhiên liệu truyền thống cạn kiệt, nhiên liệu sinh học có khả năng là ứng cử
viên thay thế. Đây cũng được xem là một lợi thế lớn khi mà xu thế trong tương lai
là sử dụng động cơ điện.